CN113272687A - 颜色转换元件 - Google Patents

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Abstract

颜色转换元件(1)具备：基板(2)；荧光部(3)，其配置在基板(2)上，接收来自外部的激光(L)，并射出颜色与该激光(L)的颜色不同的光；第一平坦化层(6)，其层叠于荧光部(3)的与基板(2)相反的一侧的第一主面(31)；第二平坦化层(7)，其层叠于荧光部(3)的基板(2)侧的第二主面(32)；反射层(4)，其层叠于第二平坦化层(7)的基板侧的主面，由电介质多层膜构成；以及接合部(5)，其插入设置于反射层(4)与基板(2)之间，将反射层(4)与基板(2)接合。

Description

颜色转换元件
技术领域
本发明涉及一种在基板上层叠有荧光部的颜色转换元件。
背景技术
例如，在用于投影机等投影装置的荧光轮(颜色转换元件)中，公开了一种为了提高散热性而将荧光部和基板以热传导性粘接剂接合的技术(例如参照专利文献1)。另外，在基板的荧光部侧的主面层叠有反射层，由此，通过利用反射层将来自荧光部的光反射，来提高转换效率。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-99566号公报
发明内容
发明要解决的问题
近年来，期望进一步提高颜色转换元件中的颜色转换的转换效率。
因此，本发明的目的在于提供一种能够提高转换效率的颜色转换元件。
用于解决问题的方案
本发明的一个方式的颜色转换元件具备：基板；荧光部，其配置在基板上，该荧光部接收来自外部的激光，并射出颜色与该激光的颜色不同的光；第一平坦化层，其层叠于荧光部的与基板相反的一侧的第一主面；第二平坦化层，其层叠于荧光部的基板侧的第二主面；反射层，其层叠于第二平坦化层的基板侧的主面，由电介质多层膜构成；以及接合部，其插入设置于反射层与基板之间，将反射层与基板接合。
发明的效果
根据本发明所涉及的颜色转换元件，能够提高转换效率。
附图说明
图1是表示实施方式所涉及的颜色转换元件的概要结构的示意图。
图2是观察包含图1的II-II线的截面而得到的截面图。
图3是表示实施方式所涉及的用于层叠反射层的基材的表面粗糙度Ra与反射率的关系的图表。
图4是表示变形例1所涉及的颜色转换元件的概要结构的截面图。
图5是表示变形例2所涉及的颜色转换元件的概要结构的俯视图。
图6是表示变形例3所涉及的颜色转换元件的概要结构的截面图。
图7是表示变形例4所涉及的颜色转换元件的概要结构的截面图。
图8是表示变形例5所涉及的颜色转换元件的概要结构的截面图。
图9是表示变形例6所涉及的颜色转换元件的概要结构的截面图。
图10是表示变形例7所涉及的颜色转换元件的概要结构的截面图。
图11是表示变形例8所涉及的颜色转换元件的概要结构的截面图。
图12是表示变形例9所涉及的颜色转换元件的概要结构的示意图。
图13是表示变形例10所涉及的颜色转换元件的概要结构的截面图。
图14是表示变形例11所涉及的颜色转换元件的概要结构的截面图。
图15是表示变形例12所涉及的颜色转换元件的概要结构的截面图。
具体实施方式
下面，使用附图来说明本发明的实施方式所涉及的颜色转换元件。此外，下面说明的实施方式均用于表示本发明的优选的一个具体例子。因而，下面的实施方式所示的数值、形状、材料、结构要素、结构要素的配置和连接方式等是一个例子，其主旨并不在于限定本发明。因此，将下面的实施方式的结构要素中的、未记载于表示本发明的最上位概念的独立权利要求中的结构要素作为任意的结构要素来进行说明。
另外，各图是示意图，未必严格地进行了图示。在各图中，对相同的结构部件标注了相同的标记。
下面，说明实施方式。
图1是表示实施方式所涉及的颜色转换元件的概要结构的示意图。图2是观察包含图1的II-II线的截面而得到的截面图。
颜色转换元件1是用于投影机等投影装置的荧光轮。在投影装置中设置有半导体激光元件来作为光源部，该半导体激光元件对颜色转换元件1辐射蓝紫～蓝色(430nm～490nm)的波长的激光L。颜色转换元件1以从光源部照射的激光L为激发光来辐射白色光。下面，针对颜色转换元件1具体说明。
如图1和图2所示，颜色转换元件1具备：基板2、荧光部3、第一平坦化层6、第二平坦化层7、反射层4以及接合部5。此外，在下面的说明中，将形成颜色转换元件1的各层叠体的光源侧的主面称为“表面”，将其相反侧的主面称为“背面”。另外，在图1和图2中，以点影线图示激光L。在颜色转换元件1中，将被照射激光L的区域称为照射区域R。照射区域R虽然是固定的，但因颜色转换元件1旋转，因此照射区域R在颜色转换元件1上相对地沿周向移动。
基板2是俯视形状为例如圆形的基板，在其中央部形成有贯通孔21。通过将位于投影装置内的旋转轴安装到贯通孔21，来将基板2驱动为旋转。
基板2是热传导率高于荧光部3的基板。由此，能够将从荧光部3传导的热有效地从基板2散出。具体而言，基板2由Al、Al2O3、AlN、Fe、Ti等金属材料形成。此外，基板2只要热传导率高于荧光部3即可，也可以由金属材料以外的材料形成。作为金属材料以外的材料，可以列举出Si、陶瓷、蓝宝石、石墨等。基板2的一个表面22形成为平坦状，在该表面22侧配置有荧光部3。
荧光部3整体而言壁厚均匀。荧光部3例如以分散状态具备多个由激光L激发而发出荧光的荧光体的颗粒(荧光体颗粒34)，通过激光L的照射，荧光体颗粒34发出荧光。因此，荧光部3的表面31为发光面。表面31是荧光部3的与基板2相反的一侧的第一主面。此外，荧光部3的背面32是荧光部3的基板2侧的第二主面。在本实施方式中，设为荧光部3的背面32的法线方向与激光L入射到荧光部3的入射方向大致一致。“大致一致”是不仅有完全一致、也容许百分之几左右的误差的表达。另外，荧光部3的表面31及背面32各自的表面粗糙度Ra大于100nm。具体而言，荧光部3的表面31及背面32各自的表面粗糙度Ra为200nm左右。
整体而言，荧光部3形成为俯视形状为环状。该荧光部3是通过将多个壁厚均匀的薄片状的单片33排列成环状而形成的。多个单片33为相同形状且为相同种类。具体而言，单片33形成为俯视时呈梯形。此外，单片33只要为薄片状即可，其形状可为任意形状。作为单片33的其它俯视形状，可以列举出矩形、三角形、其它多边形等。
相邻的单片33被配置成彼此相邻的边大致一致。单片33中包含至少一种荧光体颗粒34。在本实施方式的情况下，单片33辐射白色光，以适当的比例包含通过激光L的照射而发出红色的红色荧光体、发出黄色的黄色荧光体以及发出绿色的绿色荧光体这三种荧光体颗粒34。
荧光体颗粒34的种类和特性并未特别限定，但期望热耐受性高，这是由于输出较高的激光L为激发光。另外，以分散状态保持荧光体颗粒34的基材35的种类并未特别限定，但期望的是相对于激发光的波长和从荧光体颗粒34发出的光的波长而言透明性高的基材35。具体而言，可以列举出由玻璃或陶瓷等构成的基材35。此外，荧光部3也可以是由1种荧光体形成的多晶体或单晶体。
另外，在各单片33的整个表面31层叠有第一平坦化层6，在各单片33的整个背面32层叠有第二平坦化层7。
第一平坦化层6直接覆盖荧光部3(单片33)的表面31来填埋表面31的细微的凹陷从而使得平坦。因此，第一平坦化层6的表面的表面粗糙度Ra小于荧光部3的表面31的表面粗糙度Ra。
第二平坦化层7通过直接覆盖荧光部3(单片33)的背面32来填埋背面32的细微的凹陷从而使得平坦。因此，第二平坦化层7的背面的表面粗糙度Ra小于荧光部3的背面32的表面粗糙度Ra。具体而言，第二平坦化层7的背面的表面粗糙度Ra为20nm以下即可。此外，第二平坦化层7的折射率小于荧光部3的折射率。
第一平坦化层6及第二平坦化层7中的至少一方的可见光透射率为90％以上。在本实施方式中，将第一平坦化层6及第二平坦化层7各自的可见光透射率设为90％以上。具体而言，第一平坦化层6由具有透光性的材料形成。作为具有透光性的材料，可以列举出透明树脂或SiO2等。若以SiO2形成第一平坦化层6则能够提高耐热性。例如，通过将包含硅氧烷的糊剂材料涂布在各单片33上并进行烧结，能够形成由SiO2构成的第一平坦化层6。对于第二平坦化层7，也采用与第一平坦化层6同样的材料。此外，第一平坦化层6与第二平坦化层7也可以为不同材料。
另外，第一平坦化层6及第二平坦化层7中的至少一方的厚度为1.0μm以上。在本实施方式中，设为第一平坦化层6及第二平坦化层7各自的厚度相同，但也可以不同。
在第一平坦化层6的整个表面层叠有例如AR涂层等的反射抑制层8。利用该反射抑制层8可提高光取出效率。第一平坦化层6的表面的表面粗糙度Ra比荧光部3的表面31的表面粗糙度Ra小，因此反射抑制层8也会以均匀的层厚层叠在第一平坦化层6的表面31上，从而能够更可靠地发挥反射抑制层8所具有的反射抑制性能。
在第二平坦化层7的整个背面，以均匀的壁厚层叠有反射层4，该反射层4将透过第二平坦化层7的光(激光L及从荧光体颗粒34辐射的光)反射。
反射层4是电介质多层膜。电介质多层膜是将高折射率(n＝2.0～3.0)的透明电介质材料和低折射率(n＝1.0～1.9)的透明电介质材料交替层叠多层而成的。电介质多层膜能够通过调整材料的折射率、电介质多层膜的厚度来实现期望的反射特性。具体而言，对于形成反射层4的电介质多层膜，以使其对激光L和从荧光体颗粒34辐射的光的反射率高的方式调整材料的折射率、电介质多层膜的厚度。反射层4通过例如溅射或蒸镀等而层叠于第二平坦化层7的背面。第二平坦化层7的背面的表面粗糙度Ra比荧光部3的背面32的表面粗糙度Ra小，因此反射层4也会以均匀的层厚层叠在第二平坦化层7的背面上，从而能够更可靠地发挥反射层4所具有的反射性能。
接合部5插入设置于反射层4与基板2之间，将反射层4与基板2接合。具体而言，接合部5由例如硅树脂等树脂系的粘接剂形成。在将接合部5涂布在基板2的表面22上之后，将各单片33的反射层4粘贴在接合部5上，由此，各单片33在基板2上形成俯视时呈环状的荧光部3。在该状态下，各单片33的反射层4也与荧光部3相仿而形成为俯视时呈环状。
接合部5具备第一接合部51及第二接合部52。第一接合部51及第二接合部52为均匀的壁厚。第一接合部51及第二接合部52形成为沿径向隔开规定的间隔地配置的同心圆环状。第一接合部51的直径小于第二接合部52的直径，第一接合部51配置于该第二接合部52的内侧。第一接合部51将位于比照射区域R靠内侧的位置的反射层4的内周部与基板2接合。
另一方面，第二接合部52的直径大于第一接合部51的直径，第二接合部52配置于该第一接合部51的外侧。第二接合部52将位于比照射区域R靠外侧的位置的反射层4的外周部与基板2接合。
在第一接合部51和第二接合部52之间形成有与这些第一接合部51和第二接合部52为同心圆环状的空气层53。第一接合部51、第二接合部52及空气层53的中心是颜色转换元件1的旋转中心。第一接合部51和第二接合部52分别是在周向上连续而成的一体物，因此空气层53被第一接合部51和第二接合部52密封。
空气层53使反射层4和基板2暴露出来。也就是说，反射层4和基板2成为通过空气层53来与空气接触的状态。
空气层53配置在当俯视时与照射区域R的至少一部分重叠的位置。在本实施方式中，空气层53形成为当俯视时可纳入整个照射区域R的位置和大小。如上所述，空气层53是以颜色转换元件1的旋转中心为中心的圆环状，因此在颜色转换元件1旋转的情况下，空气层53在俯视视角下始终与照射区域R重叠。
[投影装置的动作]
接着，说明投影装置的动作。
在从投影装置的光源照射激光L时，颜色转换元件1一边被驱动为旋转，一边隔着反射抑制层8及第一平坦化层6地利用荧光部3接收激光L。此时，激光L的反射被反射抑制层8抑制，因此能够可靠地使大半的激光L进入至荧光部3内。
在荧光部3中，一部分激光L直接碰触到荧光体颗粒34。另外，未直接碰触到荧光体颗粒34的一部分激光L经由第二平坦化层7后被反射层4反射，从而碰触到荧光体颗粒34。到达荧光体颗粒34的激光L被荧光体颗粒34转换成白色光并被辐射。从荧光体颗粒34辐射的白色光的一部分从荧光部3经由第一平坦化层6及反射抑制层8直接被放出至外侧。另外，从荧光体颗粒34辐射的光的其它一部分被反射层4反射，由此从荧光部3经由第一平坦化层6及反射抑制层8被放出至外侧。
在此，在由电介质多层膜构成的反射层4中，虽为少许但仍有透过该反射层4的光。针对此状况，在接合部5设置有空气层53。详细地说明，如上所述，在照射区域R中，在反射层4的正下方配置有空气层53。该情况下的临界角θc依斯涅尔定律表示为下面的式(1)。
θc＝arcsin(n2/n1)…(1)
在此，若将作为入射源的荧光部3的折射率n1设为1.8，将作为行进目标的空气层53的折射率n2设为1.0，临界角θc为33.8度。此外，第二平坦化层7和反射层4的厚度相比于荧光部3的厚度或空气层53的厚度而言非常薄，仅有少许影响，因此在临界角θc的计算中可忽略。
另一方面，假设在接合部5未设置空气层53的情况。也就是说以下情况：在照射区域R中，在反射层4的正下方配置接合部5，反射层4没有暴露出来。在该情况下，若将作为入射源的荧光部3的折射率n1设为1.8，将作为行进目标的接合部5的折射率n2设为1.4(接合部5为硅树脂时的折射率)，则临界角θc为51.1度。
这样，在本实施方式中，相比于在接合部5未设置空气层53的情况，能够缩小临界角θc。换言之，能够使全反射的入射角度的范围(90度-θc)大。如上所述，对于反射层4，不仅有激光L会直接入射，从各荧光体颗粒34放出的白色光也会入射。该白色光的入射到反射层4的入射角度多种多样，但只要全反射的入射角度的范围变大，就能够使更多的白色光全反射。因而，能够提高作为电介质多层膜的反射层4处的反射率。特别是，如果如前所述那样反射层4层叠在第二平坦化层7的背面上，则能够可靠地发挥其反射性能。
[效果等]
如以上那样，本实施方式所涉及的颜色转换元件1具备：基板2；荧光部3，其配置在基板2上，该荧光部3接收来自外部的激光L，放出颜色与该激光L的颜色不同的光；第一平坦化层6，其层叠于荧光部3的与基板2相反的一侧的第一主面(表面31)；第二平坦化层7，其层叠于荧光部3的基板2侧的第二主面(背面32)；反射层4，其层叠于第二平坦化层7的基板侧的主面(背面)，由电介质多层膜构成；以及接合部5，其插入设置于反射层4与基板2之间，将反射层4与基板2接合。
据此，在荧光部3的表面31层叠有第一平坦化层6。第一平坦化层6的表面的表面粗糙度Ra小于荧光部3的表面31的表面粗糙度Ra，因此能够抑制激光L的漫反射，能够可靠地使大半的激光L进入至荧光部3内。也就是说，能够抑制漏光。
另一方面，在荧光部3的背面32与反射层4的表面之间插入设置有第二平坦化层7。第二平坦化层7的背面的表面粗糙度Ra比荧光部3的背面32的表面粗糙度Ra小，因此反射层4也会以均匀的层厚层叠在第二平坦化层7的背面上。由此，能够更可靠地发挥反射层4所具有的反射性能。
这样，能够在抑制漏光的同时提高反射层4处的反射率，由此能够提高颜色转换元件1的转换效率。
在此，也能够通过对荧光部3的表面31及背面32分别实施研磨处理来提高其平坦性。然而，对荧光部3的研磨处理会导致成本大幅增加从而并不优选。若是如上述实施方式那样将第一平坦化层6及第二平坦化层7层叠于荧光部3的方式，则连研磨处理都不需要，能够抑制制造成本。
另外，接合部5在当俯视时与荧光部3的被照射激光L的照射区域R的至少一部分重叠的位置具有使反射层4暴露的空气层53。
据此，空气层53与照射区域R的至少一部分在俯视视角下重叠，因此与未设置空气层53的情况相比，能够使全反射的入射角度的范围(90度-θc)大。因而，能够提高作为电介质多层膜的反射层4处的反射率，能够提高转换效率。
特别是，在本实施方式中，空气层53形成为当俯视使可纳入整个照射区域R的位置及大小，因此能够针对整个照射区域R提高反射率。也就是说，能够进一步提高转换效率。
另外，在第一平坦化层6的与荧光部3相反的一侧的主面(表面)层叠有反射抑制层8。
据此，在第一平坦化层6的表面层叠有反射抑制层8，因此能够抑制激光L的反射。由此，能够可靠地使大半的激光L进入至荧光部3内。
另外，第一平坦化层6的表面的表面粗糙度Ra比荧光部3的表面31的表面粗糙度Ra小，因此反射抑制层8也会以均匀的层厚层叠在第一平坦化层6的表面31上，能够更可靠地发挥反射抑制层8所具有的反射抑制性能。
另外，第一平坦化层6及第二平坦化层7中的至少一方的可见光透射率为90％以上。
据此，第一平坦化层6及第二平坦化层7中的至少一方的可见光透射率为90％以上。因此，能够抑制第一平坦化层6及第二平坦化层7吸收颜色转换元件1所捕获的光(激光L)及颜色转换元件1所放出的光(白色光)。因而，能够进一步提高颜色转换元件1的转换效率。
另外，第二平坦化层7的折射率小于荧光部3的折射率。
据此，第二平坦化层7的折射率小于荧光部3的折射率，因此能够提高反射层4的反射率。因而，能够进一步提高颜色转换元件1的转换效率。
另外，第一平坦化层6及第二平坦化层7中的至少一方的厚度为1.0μm以上。
在荧光部3的表面31及背面32中的各面中，凸部的顶点与凹部的顶点在厚度方向上的间隔大致为1.0μm以下。若第一平坦化层6及第二平坦化层7中的至少一方的厚度为1.0μm以上，则能够填埋荧光部3的表面31及背面32各自的凹部，能够可靠地实现平坦化。
另外，第一平坦化层6及第二平坦化层7中的至少一方由SiO2形成。
据此，第一平坦化层6及第二平坦化层7中的至少一方由SiO2形成，因此能够提高第一平坦化层6及第二平坦化层7的耐热性。因而，能够实现长期稳定的颜色转换元件1，其结果是也能够使转换效率长期稳定。
另外，第二平坦化层7的反射层4侧的主面(背面)的表面粗糙度Ra为20nm以下。
据此，第二平坦化层7的背面的表面粗糙度Ra为20nm以下，因此能够抑制反射率的下降。图3是表示实施方式所涉及的用于层叠反射层4的基材的表面粗糙度Ra与反射率的关系的图表。如图3所示可知，在波长450nm～800nm的范围内，基材的表面粗糙度Ra越小，则反射率的下降越小。因此，将用于层叠反射层4的第二平坦化层7的背面的表面粗糙度Ra设为20nm以下。此外，第二平坦化层7的背面的表面粗糙度Ra若为10nm以下，则能够更加抑制反射率的下降，若为5nm以下则能够进一步抑制反射率的下降，若为2nm以下则能够更进一步抑制反射率的下降。
另外，荧光部3是通过将包含至少一种荧光体(荧光体颗粒34)的薄片状的多个单片33排列成面状而形成的。
据此，荧光部3由排列成面状的多个单片33形成，因此能够使加热时作用的应力分散。由此，能够抑制接收激光L时的荧光部3的变形。因而，能够使荧光部3与空气层53的位置关系稳定，能够维持稳定的反射特性。
在此，在整体形成为一体的荧光部的情况下，若其俯视形状为环状，则难以对抗应力集中，容易产生上述不良状况。然而，若如本实施方式这样为通过将多个单片33配置成环状而形成的荧光部3，则能够使应力分散，因此能够得到高的应力缓和效果。
此外，在上述实施方式中，例示了荧光部3由多个单片33形成的情况。但是，荧光部也可以是整体一体成型的一体物。
[变形例1]
接着，说明变形例1。图4是表示变形例1所涉及的颜色转换元件1A的概要结构的截面图，具体而言，是与图2对应的图。此外，在此后的说明中，对与实施方式所涉及的颜色转换元件1等同的部分赋予相同标记并省略其说明，仅针对不同部分进行说明。
在上述实施方式中，例示了在第一平坦化层6的表面层叠有反射抑制层8的情况。在此变形例1中，在第一平坦化层6a的表面并未设置反射抑制层，该表面暴露出来。在第一平坦化层6a的表面，整面形成有由细微的多个凹部61a及凸部62a构成的凹凸构造63a。通过对表面不具有凹凸构造63a的第一平坦化层6a实施例如湿喷砂(wet blast)处理，来形成凹凸构造63a。第一平坦化层6a如上所述那样由透明树脂或SiO2形成。与这些材料相比，形成荧光部3的基材35的材料(玻璃或陶瓷)更脆，因此若对荧光部3实施湿喷砂处理，则存在荧光部3破碎的担忧。若对第一平坦化层6a实施湿喷砂处理，则能够保护荧光部3本身。
这样，第一平坦化层6a的与荧光部3相反的一侧的主面(表面)具有细微的凹凸构造63a。
据此，在第一平坦化层6a的表面形成细微的凹凸构造63a，因此能够降低该表面的反射率，能够提高光的取出效率及捕获效率。
[变形例2]
接着，说明变形例2。图5是表示变形例2所涉及的颜色转换元件1B的概要结构的截面图，具体而言，是与图2对应的图。此外，在此后的说明中，对与实施方式所涉及的颜色转换元件1等同的部分赋予相同标记并省略其说明，仅针对不同部分进行说明。
在上述实施方式中，例示了在第一平坦化层6的表面层叠有反射抑制层8的情况。在此变形例2中，在第一平坦化层6b的表面并未设置反射抑制层，该表面暴露出来。第一平坦化层6b具备具有透光性的基体65b以及分散在基体65b内的多个中空颗粒64b。也就是说，多个中空颗粒64b以分散的状态埋设于第一平坦化层6b。
基体65b由前述的具有透光性的材料形成。中空颗粒64b的外壳由具有透光性的材料形成，其内部为包含空气的空洞。作为形成中空颗粒64b的外壳的材料，可以列举出SiO2等。也就是说，中空颗粒64b也能够称为中空二氧化硅。中空二氧化硅与其它中空颗粒相比更容易制造，在这一点上较为优选。
中空颗粒64b最好全部埋设于基体65b内，因此中空颗粒64b的直径小于基体65b的厚度。并且，中空颗粒64b的直径最好小于激光L的波长。如上所述，激光L的波长是收敛于430nm～490nm的范围的值，因此中空颗粒64b的直径为其以下的值。由此，能够抑制激光L与中空颗粒64b的干涉。例如，在激光L的波长为450nm的情况下，中空颗粒64b的直径小于450nm即可。并且，若将中空颗粒64b的直径设为激光L的波长的1/10以下，因能够进一步增加含有量，因此能够进一步降低折射率，能够提高减少菲涅尔损耗(Fresnel loss)的效果。具体而言，中空颗粒64b的直径为40nm以下。
这样，第一平坦化层6b包含分散的多个中空颗粒64b。由此，能够使第一平坦化层6b的折射率下降，能够抑制从荧光部3放出的光在第一平坦化层6b中的散射。
[变形例3]
接着，说明变形例3。图6是表示变形例3所涉及的颜色转换元件1C的概要结构的截面图，具体而言，是与图2对应的图。此外，在此后的说明中，对与实施方式所涉及的颜色转换元件1等同的部分赋予相同标记并省略其说明，仅针对不同部分进行说明。
在上述实施方式中，例示了接合部5具有空气层53的情况。在此变形例3中，例示接合部5c不具有空气层的情况。也就是说，接合部5c将反射层4的背面整体覆盖。由此，接合部5c配置于当俯视时与荧光部3的整个照射区域R重叠的位置。在此，接合部5c由含有氧化物及氮化物中的至少一方的硅树脂形成。作为氧化物，可以列举出TiO2、ZnO、Al2O3等。
这样，接合部5c由含有氧化物及氮化物中的至少一方的硅树脂形成，且配置于当俯视时与荧光部3的整个被照射激光L的照射区域R重叠的位置。
由此，接合部5c直接接触到荧光部3的照射区域R，因此能够借助接合部5c将来自荧光部3的最发热处(照射区域R)的热传导至基板2。因而，能够提高散热性。特别是，接合部5c由含有氧化物及氮化物中的至少一方的硅树脂形成，因此能够提高接合部5c单体的热传导性，能够发挥更高的散热效果。
此外，将接合部5c设为当俯视时与荧光部3的照射区域R的至少一部分重叠，也能够得到一定的散热效果。
[变形例4]
接着，说明变形例4。图7是表示变形例4所涉及的颜色转换元件1D的概要结构的截面图，具体而言，是与图4对应的图。此外，在此后的说明中，对与变形例2所涉及的颜色转换元件1A等同的部分赋予相同标记并省略其说明，仅针对不同部分进行说明。
在上述变形例2中，例示了接合部5具有空气层53的情况。在此变形例4中，例示接合部5d不具有空气层的情况。也就是说，接合部5d将反射层4的背面整体覆盖。由此，接合部5d配置于当俯视时与荧光部3的整个照射区域R重叠的位置。在此，接合部5d由含有氧化物及氮化物中的至少一方的硅树脂形成。
在此变形例4中，接合部5d直接接触到荧光部3的照射区域R，因此能够借助接合部5d将来自荧光部3的最发热处(照射区域R)的热传导至基板2。因而，能够提高散热性。此外，将接合部5d设为当俯视时与荧光部3的照射区域R的至少一部分重叠，也能够得到一定的散热效果。
[变形例5]
接着，说明变形例5。图8是表示变形例5所涉及的颜色转换元件1E的概要结构的截面图，具体而言，是与图5对应的图。此外，在此后的说明中，对与变形例3所涉及的颜色转换元件1B等同的部分赋予相同标记并省略其说明，仅针对不同部分进行说明。
在上述变形例3中，例示了接合部5具有空气层53的情况。在此变形例5中，例示接合部5e不具有空气层的情况。也就是说，接合部5e将反射层4的背面整体覆盖。由此，接合部5e配置于当俯视时与荧光部3中的整个照射区域R重叠的位置。在此，接合部5e由含有氧化物及氮化物中的至少一方的硅树脂形成。
在此变形例5中也同样地，接合部5e直接接触到荧光部3的照射区域R，因此能够借助接合部5e将来自荧光部3的最发热处(照射区域R)的热传导至基板2。因而，能够提高散热性。此外，将接合部5e设为当俯视时与荧光部3的照射区域R的至少一部分重叠，也能够得到一定的散热效果。
[变形例6]
接着，说明变形例6。图9是表示变形例6所涉及的颜色转换元件1F的概要结构的截面图，具体而言，是与图5对应的图。此外，在此后的说明中，对与变形例2等同的部分赋予相同标记并省略其说明，仅针对不同部分进行说明。
在上述变形例2中，例示了第一平坦化层6b为单层构造的情况。在此变形例6中，例示第一平坦化层6f为多层构造的情况。
如图9所示，第一平坦化层6f具备：第一层610f，其层叠于荧光部3的表面31；以及第二层620f，其层叠于第一层610f的与荧光部3相反的一侧的面(表面)。
第一层610f直接覆盖荧光部3的表面31来填埋表面31的细微的凹陷从而使得平坦。因此，第一层610f的表面的表面粗糙度Ra小于荧光部3的表面31的表面粗糙度Ra。第二层620f直接覆盖第一层610f的表面，其表面的表面粗糙度Ra与第一层610的表面粗糙度Ra等同或为第一层610的表面粗糙度Ra以上。
在第一层610f中，不包含中空颗粒64b，在第二层620f中，分散有多个中空颗粒64b。
第二层620f的基体65b以及第一层610f分别由SiO2系的材料形成即可。形成第一层610f的材料与形成第二层620f的基体65b的材料可以是完全相同的材料，若为SiO2系则其添加物也可以不同。并且，就减少菲涅尔损耗而言，期望的是，形成第二层620f的基体65b的材料的折射率低于形成第一层610f的材料的折射率。
如以上那样，根据变形例6所涉及的颜色转换元件1F，第一平坦化层6f具备层叠于荧光部3的表面31的第一层610f以及层叠于第一层610f的与荧光部3相反的一侧的面的第二层620f，在第一层610f中不包含颗粒，在第二层620f中分散有多个颗粒(中空颗粒64b)。
由此，在荧光部3的表面31层叠有不包含颗粒的第一层610f，通过该第一层610f实现平坦化。也就是说，使第一层610f的表面的表面粗糙度Ra小于荧光部3的表面31的表面粗糙度Ra，因此能够抑制通过第二层620f后的激光L的漫反射，能够更可靠地使大半的激光L进入至荧光部3内。因而，能够将大量的光捕获至荧光部3内，因此能够使从荧光部3放出的光也增加。
[变形例7]
接着，说明变形例7。图10是表示变形例7所涉及的颜色转换元件1G的概要结构的截面图，具体而言，是与图9对应的图。此外，在此后的说明中，对与变形例6等同的部分赋予相同标记并省略其说明，仅针对不同部分进行说明。
在上述变形例6中，例示了第一平坦化层6f为二层构造的情况。在此变形例7中，例示第一平坦化层6g为四层构造的情况。
如图10所示，第一平坦化层6g具备：第一层610f；第二层620g，其层叠于第一层610f的与荧光部3相反的一侧的面(表面)；第三层630g，其层叠于第二层620g的与荧光部3相反的一侧的面(表面)；以及第四层640g，其层叠于第三层630g的与荧光部3相反的一侧的面(表面)。
在此，在第一层610f中不包含中空颗粒64b，在第二层620g、第三层630g及第四层640g中分散有多个中空颗粒64b。具体而言，中空颗粒64b的浓度(密度)为第二层620g＜第三层630g＜第四层640g的关系性。这样，各层(第一层610f～第四层640g)中的多个中空颗粒64b的浓度是以如上方式决定的：当整体观察第一平坦化层6g时，随着远离荧光部3，各层中的多个中空颗粒64b的浓度逐渐增大。由此，在第一平坦化层6g内，折射率随着远离荧光部3而减少。也就是说，第一平坦化层6g的折射率随着远离荧光部3而接近空气的折射率。例如，第一层610f的折射率为1.5，第二层620g的折射率为1.4，第三层630g的折射率为1.3，第四层640g的折射率为1.2，随着远离荧光部3而接近空气的折射率。
另外，形成各层的基体的材料分别由SiO2系的材料形成即可。形成各层的基体的材料可以是完全相同的材料，若为SiO2系则其添加物也可以不同。在该情况下，最好选择使各层的基体所形成的折射率随着远离荧光部3而逐渐变低的材料。
作为第一平坦化层6g的制造方法，例如是：通过对SiO2系的粉末材料添加与各层的浓度相应的量的中空颗粒64b，来制作与各层对应的多个准备材料。之后，对荧光部3的表面31配置形成第一层610f的准备材料并进行烧结，由此形成第一层610f。接着，在第一层610f的表面配置形成第二层620g的准备材料并进行烧结，由此形成第二层620g。接着，在第二层620g的表面配置形成第三层630g的准备材料并进行烧结，由此形成第三层630g。接着，在第三层630g的表面配置形成第四层640g的准备材料并进行烧结，由此形成第四层640g。由此，形成第一平坦化层6g。
如以上那样，根据变形例7所涉及的颜色转换元件1G，在第一平坦化层6g内，随着远离荧光部3，多个颗粒(中空颗粒64b)的浓度逐渐增大。
由此，在第一平坦化层6g内，折射率随着远离荧光部3而减少。因此，能够大幅减少菲涅尔损耗。
另外，第一平坦化层6g由多个层(第一层610f、第二层620g、第三层630g及第四层640g)形成，各层中的多个颗粒(中空颗粒64b)的浓度是以如下方式决定的：当整体观察第一平坦化层6g时，随着远离荧光部3，各层中的多个颗粒的浓度逐渐增大。
据此，第一平坦化层6g由中空颗粒64b的浓度不同的多个层形成，因此在制造上容易控制各层的中空颗粒64b的浓度。因而，也容易控制各层的折射率。
此外，第一平坦化层也可以为三层构造，还可以为五层以上的层构造。
[变形例8]
接着，说明变形例8。图11是表示变形例8所涉及的颜色转换元件1H的概要结构的截面图，具体而言，是与图5对应的图。此外，在此后的说明中，对与变形例2等同的部分赋予相同标记并省略其说明，仅针对不同部分进行说明。
在上述变形例7中，例示了以下情况：第一平坦化层6g由多个层形成，各层中的多个中空颗粒64b的浓度不同。在此变形例8中，第一平坦化层6h为单层，且在该层内中空颗粒64b的浓度不同。具体而言，在第一平坦化层6h内，随着远离荧光部3，多个中空颗粒64b的浓度逐渐增大。由此，在第一平坦化层6h内，折射率随着远离荧光部3而减少。因而，能够大幅减少菲涅尔损耗。
[变形例9]
在上述实施方式中，例示了将颜色转换元件1应用于投影装置的情况，但颜色转换元件也能够用于照明装置。在该情况下，颜色转换元件不旋转，因此也可以不是轮状。下面，说明用于照明装置的颜色转换元件的一例。
图12是表示变形例9所涉及的照明装置100的概要结构的示意图。如图12所示，照明装置100具备光源部101、导光构件102以及颜色转换元件1I。此外，在图12中，省略了颜色转换元件1I所具备的第一平坦化层、第二平坦化层以及反射抑制层的图示。
光源部101是产生激光L1并将激光L1经由导光构件102供给至颜色转换元件1F的装置。例如，光源部101是辐射蓝紫～蓝色(430nm～490nm)的波长的激光L1的半导体激光元件。导光构件102是将光源部101所辐射的激光L1引导至颜色转换元件1I的导光构件，例如为光纤等。
颜色转换元件1I的基板2i当俯视时为矩形，在其一个表面22i隔着接合部5i层叠有反射层4i及荧光部3i。荧光部3i形成为当俯视时呈矩形，在该基板2i侧的整个主面层叠有由电介质多层膜构成的反射层4i。接合部5i形成为与荧光部3i的外周缘连续的框状。由此，在接合部5i的内侧，形成有使反射层4i暴露的空气层53i。空气层53i配置于当俯视时与激光L1的照射区域R1重叠的位置。
这样，在变形例9所涉及的照明装置100中也同样地，空气层53i配置于当俯视时与荧光部3i的照射区域R1的至少一部分重叠的位置，使反射层4i暴露出来。因此，与未设置空气层53i的情况相比，也能够使全反射的入射角度的范围(90度-θc)大。因而，能够提高作为电介质多层膜的反射层4i处的反射率，能够提高转换效率。
此外，也可以是，在用于照明装置的颜色转换元件中，荧光部也由多个单片形成。
[变形例10]
接着，说明变形例10。图13是表示变形例10所涉及的颜色转换元件1J的概要结构的截面图，具体而言，是与图2对应的图。此外，在此后的说明中，对与实施方式所涉及的颜色转换元件1等同的部分赋予相同标记并省略其说明，仅针对不同部分进行说明。
在上述实施方式中，例示了在第一平坦化层6的表面层叠有例如AR涂层等的反射抑制层8的情况。在此变形例10所涉及的颜色转换元件1J中，在第一平坦化层6的表面层叠有与AR涂层不同的反射抑制层8j。
反射抑制层8j具备具有透光性的基层81j以及分散在基层81j内的多个气泡82j。
基层81j由前述的具有透光性的材料形成。气泡82j是由空气构成的气泡，埋设于基层8j内。因此，气泡82j的直径小于基层81j的厚度。并且，气泡82j的直径最好小于激光L的波长。如上所述，激光L的波长是收敛于430nm～490nm的范围的值，因此气泡82j的直径为其以下的值。由此，能够抑制激光L与气泡82j的干涉。例如，在激光L的波长为450nm的情况下，气泡82j的直径小于450nm即可。并且，若将气泡82j的直径设为激光L的波长的1/10以下，则能够进一步增加含有量，因此能够进一步降低折射率，能够提高减少菲涅尔损耗的效果。具体而言，气泡82j的直径为40nm以下。
这样，反射抑制层8j在具有透光性的基层81j内分散有多个气泡82j，因此能够提高减少菲涅尔损耗的效果，能够抑制激光L的反射。
在此，在形成AR涂层以作为反射抑制层8时需要干式处理。在实施干式处理的情况下，需要使作业区域真空化，因此导致制造装置的大型化。另一方面，在本变形例所涉及的反射抑制层8j中，虽然要形成分散有多个气泡82j的基层81j，但其能够通过无需真空化的湿式处理来形成。也就是说，能够抑制制造装置的大型化，其结果是能够削减制造成本。
[变形例11]
接着，说明变形例11。图14是表示变形例11所涉及的颜色转换元件1K的概要结构的截面图，具体而言，是与图13对应的图。此外，在此后说明中，对与变形例10所涉及的颜色转换元件1J等同的部分赋予相同标记并省略其说明，仅针对不同部分进行说明。
在上述变形例10中，例示了仅将气泡82j分散在基层81j内的情况。在此变形例11所涉及的颜色转换元件1K中，将由凝聚的多个细颗粒83k构成的空间作为气泡82k。
具体而言，颜色转换元件1K所具备的反射抑制层8k具有由前述的具有透光性的材料形成的基层81k以及分散在基层81k内的多个细颗粒群84k。
多个细颗粒群84k是分别凝聚有多个细颗粒83k的状态的细颗粒群。细颗粒83k由例如SiO2等具有透光性的材料形成。细颗粒83k是实心的颗粒。在细颗粒群84k的中央存在因凝聚有多个细颗粒83k而被堵塞的空间。该空间是气泡82k。气泡82k最好设为与变形例10所涉及的气泡82j为相同大小。另外，最好是，细颗粒83k也设为与变形例2所涉及的中空颗粒64b为相同大小。
这样的在基层81k包含多个细颗粒群84k的反射抑制层8k例如通过作为湿式处理的一例的周知的溶胶凝胶法形成。因此，也能够将反射抑制层8k称为溶胶凝胶层。
这样，反射抑制层8k将由凝聚在基层81k内的多个细颗粒83k形成的空间作为气泡82k，因此能够通过多个气泡82k来提高减少菲涅尔损耗的效果，能够抑制激光L的反射。
[变形例12]
接着，说明变形例12。图15是表示变形例12所涉及的颜色转换元件1M的概要结构的截面图，具体而言，是与图5对应的图。此外，在此后的说明中，对与变形例2所涉及的颜色转换元件1B等同的部分赋予相同标记并省略其说明，仅针对不同部分进行说明。
在变形例2中，例示了第一平坦化层6b具备基体65b以及分散在基体65b内的多个中空颗粒64b的情况。在此变形例12所涉及的颜色转换元件1M中，例示在第一平坦化层6m的基体65m内分散有多个气泡82m作为颗粒的情况。
第一平坦化层6m具备具有透光性的基体65m以及分散在基体65m内的多个气泡82m。基体65m由前述的具有透光性的材料形成。气泡82m是由空气构成的气泡，埋设于基体65m内。此外，气泡82m也可以是凝聚的多个细颗粒所形成的空间。气泡82m最好设为与变形例10所涉及的气泡82j为相同大小。
这样，第一平坦化层5m在具有透光性的基体65m内分散有多个气泡82m，因此能够提高减少菲涅尔损耗的效果，能够抑制激光L的反射。也就是说，能够使第一平坦化层5m作为反射抑制层发挥功能。
[其它实施方式]
以上，针基于上述实施方式和各变形例说明了本发明所涉及的照明装置，但本发明不限定于上述实施方式和各变形例。
例如，在上述实施方式中，例示了荧光部3整体由辐射白色光的单片33形成的情况。然而，在荧光部发出多色光的情况下，荧光部的辐射各颜色的部位由相同种类的单片形成即可。例如，假设将红色荧光部、绿色荧光部及蓝色荧光部这3层排列为面状而成的荧光部的情况。红色荧光部由包含红色荧光体的相同种类的多个单片形成。蓝色荧光部由包含蓝色荧光体的相同种类的多个单片形成。绿色荧光部由包含绿色荧光体的相同种类的多个单片形成。
另外，在变形例2等中，例示了中空颗粒64b等。然而，分散于第一平坦化层的基体的颗粒也可以是实心的颗粒。在实心的颗粒的情况下，该颗粒的折射率小于第一平坦化层的基体的折射率即可。由此，能够使第一平坦化层的折射率下降，能够抑制所照射的激光L在第一平坦化层表面的菲涅尔反射。
除此以外，对实施方式实施本领域技术人员所想到的各种变形来得到的方式、通过在不脱离本发明的宗旨的范围内将实施方式和各变形例中的结构要素及功能任意组合来实现的方式也包括在本发明中。
附图标记说明
1、1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G、1H、1I、1J、1K、1M：颜色转换元件；2、2i：基板；3、3i：荧光部；4、4i：反射层；5、5c、5d、5e、5i：接合部；6、6a、6b、6f、6g、6h、6m：第一平坦化层；7：第二平坦化层；8、8j、8k：反射抑制层；31：表面(第一主面)；32：背面(第二主面)；53、53i：空气层；63a：凹凸构造；64b：中空颗粒(颗粒)；65b、65m：基体；81j、81k：基层；82j、82k、82m：气泡；83k：细颗粒；610f：第一层；620f、620g：第二层；630g：第三层；640g：第四层；L、L1：激光；R、R1：照射区域。

Claims (21)

1.一种颜色转换元件，具备：
基板；
荧光部，其配置在所述基板上，所述荧光部接收来自外部的激光，并射出颜色与该激光的颜色不同的光；
第一平坦化层，其层叠于所述荧光部的与所述基板相反的一侧的第一主面；
第二平坦化层，其层叠于所述荧光部的所述基板侧的第二主面；
反射层，其层叠于所述第二平坦化层的基板侧的主面，由电介质多层膜构成；以及
接合部，其插入设置于所述反射层与所述基板之间，将所述反射层与所述基板接合。
2.根据权利要求1所述的颜色转换元件，其中，
所述接合部在当俯视时与所述荧光部的被照射所述激光的照射区域的至少一部分重叠的位置具有使所述反射层暴露的空气层。
3.根据权利要求1所述的颜色转换元件，其中，
所述接合部由含有氧化物及氮化物中的至少一方的硅树脂形成，配置在当俯视时与所述荧光部的被照射所述激光的照射区域的至少一部分重叠的位置。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的颜色转换元件，其中，
在所述第一平坦化层的与所述荧光部相反的一侧的主面，层叠有反射抑制层。
5.根据权利要求4所述的颜色转换元件，其中，
所述反射抑制层具备具有透光性的基层以及分散在该基层中的多个气泡。
6.根据权利要求5所述的颜色转换元件，其中，
所述气泡是由凝聚的多个细颗粒构成的空间。
7.根据权利要求5或6所述的颜色转换元件，其中，
所述气泡的直径小于所述激光的波长。
8.根据权利要求1～3中的任一项所述的颜色转换元件，其中，
所述第一平坦化层的与所述荧光部相反的一侧的主面具有细微的凹凸构造。
9.根据权利要求1～3中的任一项所述的颜色转换元件，其中，
所述第一平坦化层具备具有透光性的基体以及分散在所述基体内的多个颗粒，
所述颗粒的折射率小于所述基体的折射率。
10.根据权利要求9所述的颜色转换元件，其中，
所述颗粒是气泡。
11.根据权利要求10所述的颜色转换元件，其中，
所述气泡是由凝聚的多个细颗粒构成的空间。
12.根据权利要求9所述的颜色转换元件，其中，
所述颗粒是中空颗粒。
13.根据权利要求9～12中的任一项所述的颜色转换元件，其中，
所述第一平坦化层具备第一层和第二层，所述第一层层叠于所述荧光部的所述第一主面，所述第二层层叠于所述第一层的与所述荧光部相反的一侧的面，
在所述第一层中，不包含所述颗粒，
在所述第二层中，分散有多个所述颗粒。
14.根据权利要求9～13中的任一项所述的颜色转换元件，其中，
所述颗粒的直径小于所述激光的波长。
15.根据权利要求9～14中的任一项所述的颜色转换元件，其中，
在所述第一平坦化层内，随着远离所述荧光部，所述多个颗粒的浓度逐渐增大。
16.根据权利要求15所述的颜色转换元件，其中，
所述第一平坦化层由多个层形成，
各层中的所述多个颗粒的浓度是以如下方式决定的：当整体观察所述第一平坦化层时，随着远离所述荧光部，各层中的所述多个颗粒的浓度逐渐增大。
17.根据权利要求1～16中的任一项所述的颜色转换元件，其中，
所述第一平坦化层及所述第二平坦化层中的至少一方的可见光透射率为90％以上。
18.根据权利要求1～17中的任一项所述的颜色转换元件，其中，
所述第二平坦化层的折射率小于所述荧光部的折射率。
19.根据权利要求1～18中的任一项所述的颜色转换元件，其中，
所述第一平坦化层及所述第二平坦化层中的至少一方的厚度为1.0μm以上。
20.根据权利要求1～19中的任一项所述的颜色转换元件，其中，
所述第一平坦化层及所述第二平坦化层中的至少一方由SiO2形成。
21.根据权利要求1～20中的任一项所述的颜色转换元件，其中，
所述第二平坦化层的所述反射层侧的主面的表面粗糙度Ra为20nm以下。
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